1
1.1 Pendahuluan
Sektor Industri menjadi salah satu sektor strategis yang berperan penting dalam pembangunan negara. Semakin banyak industri-industri (hijau dan strategis) maka stabilitas ekonomi negara tersebut menjadi stabil. Indonesia merupakan negara dengan wilayah yang luas dan memiliki penduduk terbanyak keempat didunia dimana hal ini dapat mendukung berdirinya sektor industri di Indonesia. Sektor industri ini akan menunjang dan memperkuat stabilitas nasional yang dinamis dalam rangka memperkokoh ketahanan nasional. Hal ini sesuai dengan landasan dan tujuan dibangunnya industri itu sendiri sebagaimana tercantum dalam UU No. 5 Tahun 1984 dan UU No. 3 Tahun 2014 tentang perindustrian.
Pembangunan secara intensif dalam industri dapat mengurangi ketergantungan terhadap produk dari negara lain dan juga diharapkan dapat menyediakan bahan-bahan berkualitas untuk memenuhi kebutuhan nasional. Maka diharapkan dengan adanya pembangunan ini, produk-produk dalam negeri dapat bersaing dengan produk negara lain dengan cara masuk ke dalam pasar dunia. Di sisi lain nilai jual saham dari industri dapat meningkatkan nilai visa negara.
Perkembangan industri di Indonesia umumnya dibagi menjadi 2 yaitu industri hulu dan industri hilir, umumnya apabila industri hilir yang signifikan tetapi tidak diimbangi dengan perkembangan industri hulu maka Negara Indonesia
harus mengimpor produk-produk industri hulu sebagai bahan baku bagi industri hilir. Hal inilah yang menyebabkan peningkatan ketergantungan terhadap produk-produk luar negeri. Salah satu contohnya adalah senyawa propilen/propena (C3H6) yang merupakan salah satu bahan utama dalam produksi di industri petrokimia.
Propilen adalah salah satu bahan yang cukup dibutuhkan di dalam dunia industri. Dapat dilihat dari kebutuhan propilen sebagai bahan baku berbagai industri contohnya dalam produksi polypropylene, alkilinitril (yang dapat diubah menjadi serat akrilik), propilen oksida, okso alkohol, kumena, maupun isopropil alkohol. Disisi lain bahan baku yang diperlukan untuk memproduksi propilen masih terpenuhi dan saat ini Indonesia masih harus mengimpor propilen dikarenakan kebutuhannya belum tercukupi oleh produksi dalam negeri. Dengan mempertimbangkan potensi pasar propilen di Indonesia yang cukup besar maka direncanakan pendirian pabrik propilen baru di Indonesia untuk memenuhi kebutuhan pasar dalam negeri.
1.2 Sejarah dan Perkembangan
Apabila ditilik dari awal mulanya, tidak ada catatan sejarah mengenai siapa yang menemukan senyawa propena atau propilen. Namun beberapa orang menemukan reaksi pemisahan dan pembentukan propena yang digunakan untuk produksi masal dalam dunia industri. Disisi lain terdapat juga beberapa individu yang berperan dalam penamaan hidrokarbon yang secara tidak langsung berperan dalam sejarah propilen itu sendiri. Agust Wilheim von Hofmann mengusulkan penamaan hidrokarbon seperti yang sekarang digunakan yaitu penamaan IUPAC pada tahun 1880-an (Novaldi dan Putro, 2018).
Sejarah propena (propilen) terus mengalami perkembangan dengan ditemukannya polipropena. Sampai pada pertengahan tahun 1950, jenis poliolefin komersial yang terkenal ada 3, yaitu polietilena, poli-isobutilen, dan isobutilen-isoprena kopolimer. Percobaan untuk menghasilkan polimer dari jenis olefin lain tidak berhasil, karena berat molekul yang dihasilkan rendah sehingga nilai jualnya rendah (Novaldi dan Putro, 2018).
Pada tahun 1954, G. Nattadari Milan menemukan katalis Ziegler yang mampu memproduksi polimer dengan berat molekul besar dari propilen. Dengan variasi katalis, dihasilkan berbagai jenis propilen dengan variasi sifat yang berbeda-beda. Salah satunya yang umum adalah isotaktik polipropilen (Novaldi dan Putro, 2018).
Isotaktik polipropena mulai dipasarkan Montecatini pada tahun 1957 dengan merek Moplen. Pada tahun 1970 hak paten milik Montecatini berakhir yang mengakibatkan permintaan polipropena meningkat tajam. Namun, di tahun 1970 hingga 1980-an harga polipropena menurun. Fenomena ini menjadi stimulus bagi berbagai pengembangan aplikasi baru. Tercatat pada tahun 1980-an tingkat kebutuhan polipropena menduduki urutan ketiga terbanyak setelah PVC dan polietilena, yaitu, sebesar 3 juta ton per tahun. Di masa kini polipropena telah banyak digunakan untuk berbagai kebutuhan dengan variasi produk jadinya yang beragam (Achmad, dkk., 2014).
Pada 30 September 2013 NASA mengumumkan bahwa pesawat ruang angkasa orbit Cassini yang merupakan bagian dari misi Cassimi-Huygens, telah menemukan sejumlah kecil propena alami dalam atmosfer Titan (bulan) dengan menggunakan spektroskopi (Achmad, dkk., 2014).
1.3 Kegunaan Produk
Propena atau propilen adalah produk kedua terpenting dalam industri petrokimia setelah etilena. Propilen digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan berbagai produk antara (kumena, akrolein, propilen oksida, isobutil aldehida, n-butilaldehida, asam akrilat), produk akhir (fenol, aseton, gliserin, resin, polipropilen, isobutil alkohol, butil asetat, akrilat, karet etilen propilen), dan produk jadi (perekat, pelarut, kosmetik, fiber, parfum, plastik, tekstil, ban mobil) yang banyak digunakan oleh masyarakat sehari-hari (Achmad, dkk., 2014).
Setelah menjadi propilen, berbagai macam produk jadi dihasilkan dengan berbagai reaksi. Penjelasannya sebagai berikut:
a. Fenol dan Aseton
Kumena (1-metiletil) benzena atau isopropilbenzena merupakan salah satu produk antara yang dihasilkan dari propilen. Pembuatan fenol dan aseton melalui oksidasi isopropilbenzena merupakan cara yang lazim digunakan dalam indsutri dewasa ini. Dengan oksidasi oleh udara, isopropilbenzena diubah menjadi kumena hidroperoksida, yang selanjutnya dengan larutan asam dalam air diubah menjadi fenol dan aseton.
b. Akrolein dan Gliserin
Akrolein merupakan aldehid sederhana yang tidak berwarna, mudah menguap beracun, dan memiliki reaktivitas kimia yang tinggi dengan bau yang kuat. Akrolein dibuat dari proses oksidasi propilen dalam reaktor katalitik. Propilen dan udara dipanaskan dalam heater atau furnace hingga suhunya mencapai 350ºC. Reduksi akrolein dengan alkil alkohol akan menghasilkan gliserin sintesis.
c. Propilen oksida
Propilen oksida merupakan suatu produk antara yang dihasilkan dari propilen. Propilen oksida merupakan cairan tidak berwarna dan baunya tidak menyengat. Bahan kimia ini dapat dihasilkan dari propilen melalui proses klorohidrasi menghasilkan klorohidrin, kemudian diikuti dengan proses dehidroklorinasi untuk menghasilkan propilen oksida.
d. Polipropilen
Propilen merupakan olefin penting yang digunakan untuk membuat polipropilen, yaitu suatu polimer yang digunakan untuk membuat serat sintesis, materi pengepakan, dan peralatan memasak. Polipropilen merupakan produk akhir dari propilen. Polipropilen terbentuk dari monomer propilen melalui proses polimerisasi menggunakan katalis Ziegler-Natta, atau katalis metallacenne.
1.4 Jenis-jenis Proses Pembuatan Produk
1.4.1. Methanol to Propylene (MTP)
Proses pembuatan propilen dengan mengubah metanol didalam reaktor fixed bed pada tekanan 1,3–1,6 bar dan temperatur 420–490 ˚C. Reaktor fixed bed ini menggunakan katalis alumino silicate. Dalam prosesnya metanol direaksikan didalam reaktor DME terlebih dahulu, reaksi yang berlangsung selama 30 menit dengan suhu 299˚C. Setelah terbentuk DME kemudian diteruskan ke reaktor fixed
bed dengan kondisi operasi 400˚C tekanan 3 atm. Keluaran reaktor dialirkan
menuju separator untuk dipisahkan menjadi 3 aliran. Aliran pertama berupa metanol dan DME yang kemudian dialirkan kembali menuju reaktor DME. Aliran kedua berupa air yang digunakan untuk keperluan steam dan air pendingin. Aliran
ketiga merupakan produk utama yang kemudian dialirkan menuju unit purifikasi. Hasil purifikasi berupa propilen, gasoline, dan LPG serta senyawa pengotor berupa metanol dan DME yang kemudian dikembalikan ke reaktor DME (Andrei, 2018).
1.4.2. Dehidrogenasi Propana
Reaksi dehidrogenasi propane bersifat sangat endhoterm sehingga kondisi operasi berlangsung pada suhu tinggi dan tekanan rendah sehingga diperlukan pemanasan dari luar yaitu dengan mengalirkan udara panas ke dalam reactor. Prosed dehidrogenasi ini dilakukan didalam reactor Fixed Bed Catalyst dengan menggunakan katalis Chromia Alumina pada termperatur 574 – 648oC dan tekanan 0.1-0.3 atm. Hasil reaksi berupa propilen dan senyawa-senyawa lain yang diperoleh berupa C, CH4, C2H4, C2H6 kemudian dialirkan ke unit pemurnian pada menara fraksinasi. Terdapat reaksi samping yang membentuk hidrokarbon ringan dan hidrokarbon berat sehingga menghasilkan endapan pada katalis maka diperlukan pemanasan udara untuk meregenerasi katalis.
1.4.3. Steam Cracking
Steam cracking merupakan proses petrokimia dimana hidrokarbon jenuh
dipecah menjadi hidrokarbon yang lebih kecil. Ini merupakan metode industri utama untuk menghasilkan alkena yang lebih ringan termasuk etena (etilena) dan propilen yang secara komersial dilakukan sejak tahun 1950. Steam cracking terdiri dari furnace yang digunakan untuk proses pirolissi dimana bahan baku dipecah menggunakan uap sebagai pengencernya. Gas hasil cracking didinginkan kemudian dikirim menuju demethanizer untuk memisahkan gas hidrogen dan metana. Sedangkan untuk effluent kemudian diolah untuk memisahkan asetilen
dan untuk etilen dipisahkan pada fraksionasi etilena. Fraksi bawah dipisahkan pada de-ethanizer menjadi etena dan C3+ yang di treatment lebih lanjut untuk menghasilkan propilen dan olefin lainnya. Kondisi steam cracker untuk etana adalah 750-800ºC pada tekanan 20 atm.
1.4.4. Iso-Methatesis Staged Process Etilen dan 1-Butena
Iso-Metatesis adalah proses yang dapat digunakan dalam produksi propilena. Bahan baku yang digunakan pada proses ini adalah senyawa Etilen dan 1-Butena. Dalam prosesnya 1-butena dikonversikan terlebih dahulu ke dalam 2-butena menggunaakn katalis MgO. Lalu, 2-2-butena direaksikan dengan lebih banyak etilen dan sisa reaksi 1-butena menggunakan katalis logam transisi oksida seperti tungsten oksida untuk membentuk produk utama berupa propilen dan produk samping berupa 2-pentena. Kondisi operasi yang digunakan pada temperatur 300 ˚C tekanan 30 atm. Konversi dari reaksi ini adalah 92,5% dengan kemurnian produk 99,99% (Pat. US 9,309,168 B2, 2016).
1.5 Sifat Fisika dan Sifat Kimia
1.5.1. Bahan Baku 1.5.1.1. 1-Butene
a. Sifat Fisis
Rumus molekul : C4H8 Berat molekul : 56,1076
Wujud : Gas (tidak berwarna) Titik didih : -6,3°C
Temperatur kritis : 419 K Tekanan kritis : 37,2 bar
Densitas : 595 kg/m3 (Coulson dan Richardson ,2005)
1.5.1.2. n-butene a. Sifat Fisis
Rumus molekul : 2-C4H8 Berat molekul : 56,1076
Wujud : Gas (tidak berwarna) Titik didih : 3,7°C
Titik beku : -138,9°C Temperatur kritis : 435,6 K Tekanan Kritis : 42,0 bar
Densitas : 621 kg/m3 (Coulson dan Richardson ,2005)
1.5.1.3. Etilen a. Sifat Fisis
Rumus molekul : C2H4
Berat molekul : 28,0583
Wujud : Gas (tidak berwarna) Titik didih : -103,8°C
Titik beku : -169,2°C Temperatur kritis : 282 K Tekanan kritis : 504 bar
b. Sifat Kimia
1. Reaksi etilen dengan hidrogen menghasilkan etana Reaksinya sebagai berikut :
C2H4 + H2 C2H6 (Alifah, 2013) 1.5.1.4. Etana a. Sifat Fisis Rumus molekul : C2H6 Berat molekul : 30,070
Wujud : Gas (tidak berwarna) Titik didih : -88,7°C
Titik beku : -183,3°C Temperatur kritis : 305,4 K Tekanan kritis : 48,8 bar
Densitas : 548 kg/m3 (Coulson dan Richardson ,2005)
1.5.2. Produk 1.5.2.1. Propilen
a. Sifat Fisis
Rumus molekul : C3H6 Berat molekul : 42,0807
Wujud : Gas (tidak berwarna) Titik didih : -47,8°C
Titik beku : -185,3°C Temperatur kritis : 365 K
Tekanan kritis : 46,2 bar
Densitas : 612 kg/m3 (Coulson dan Richardson ,2005)
b. Sifat Kimia
1. Disproporsinasi
Propilen dengan adanya katalis (H2SO4) akan bereaksi membentuk isopropil alkohol. Reaksi yang terjadi :
C3H6 mono-dan-diisopropil alkohol (CH3)2CHOH
2. Disproporsinasi
Disproporsinasi propilen pada temperatur 450˚C dan tekanan 17 atm akan menghasilkan etilen dan butilen. Proses berlangsung dengan katalis tungsten. Reaksinya sebagai berikut :
2C3H6 C2H4 + 2C2H8 (Alifah, 2013) 1.5.2.2. Trans 2-pentene a. Sifat Fisis Rumus molekul : 2-C5H10 Berat molekul : 70,1345
Wujud : Gas (tidak berwarna) Titik didih : 36,3°C
Titik beku : -140,3°C Temperatur kritis : 475 K Tekanan kritis : 36,6 bar
1.5.2.3. Cis 2-pentene a. Sifat Fisis
Rumus molekul : C5H10
Berat molekul : 70,1345
Wujud : Gas (tidak berwarna) Titik didih : 36,9°C
Titik beku : -151,4°C Temperatur kritis : 476,0 K Tekanan kritis : 36 bar
